La imagen más grande de su tipo muestra la química oculta en el corazón de la Vía Láctea

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Astrónomos han capturado la región central de nuestra Vía Láctea en una impactante nueva imagen, revelando una compleja red de filamentos de gas cósmico con un detalle sin precedentes. Obtenida con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), este rico conjunto de datos —la imagen de ALMA más grande hasta la fecha— permitirá a los astrónomos explorar la vida de las estrellas en la región más extrema de nuestra galaxia, junto al agujero negro supermasivo en su centro.

La imagen muestra la compleja distribución del gas molecular en la Zona Molecular Central (ZMC) de la Vía Láctea. Se obtuvo con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), del que ESO es socio. Este mapa tiene la misma longitud que tres lunas llenas en el cielo y, de hecho, es la imagen más grande jamás obtenida con ALMA. Este mapa forma parte de ACES (ALMA CMZ Exploration Survey), un proyecto diseñado para comprender cómo el gas se condensa en estrellas en el entorno extremo y caótico del corazón de nuestra galaxia. El estudio ha cartografiado la distribución de docenas de moléculas diferentes, cinco de las cuales se muestran aquí en diferentes colores: monóxido de azufre (cian), monóxido de silicio (verde), ácido isociánico (rojo), cianoacetileno (azul) y monosulfuro de carbono (magenta). Las estrellas en primer plano de esta imagen se observaron en longitudes de onda infrarrojas (filtros Y, Z y J) con el telescopio VISTA de ESO como parte de un proyecto diferente. La densidad real de estrellas en la CMZ es mucho mayor que la que se muestra aquí, donde hemos optado por resaltar los detalles de la nube molecular. Cabe destacar que los bordes del mapa de ALMA aparecen algo nítidos debido a que las observaciones de ALMA no cubren toda el área rectangular. Crédito de la imagen: ALMA(ESO/NAOJ/NRAO)/S. Longmore et al. Background: ESO/D. Minniti et al.

“Es un lugar de extremos, invisible a nuestros ojos, pero ahora revelado con extraordinario detalle”, afirmó Ashley Barnes, astrónoma del Observatorio Europeo Austral (ESO, por European Southern Observatory) en Alemania, quien forma parte del equipo que obtuvo los nuevos datos. Las observaciones ofrecen una visión única del gas frío —la materia prima a partir de la cual se forman las estrellas— dentro de la llamada Zona Molecular Central (ZMC) de nuestra galaxia. Es la primera vez que se explora con tanto detalle el gas frío de esa región.

Diferentes moléculas en el centro de la Vía Láctea observadas con ALMA. El montaje muestra la distribución de diferentes moléculas en la Zona Molecular Central (ZMC) de la Vía Láctea. Las observaciones se realizaron con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), como parte del Sondeo de Exploración de la ZMC de ALMA o ACES. ACES cartografió la distribución de varias docenas de moléculas en el centro de nuestra galaxia. Se muestran cinco de ellas, de arriba a abajo: monosulfuro de carbono, ácido isociánico, monóxido de silicio, monóxido de azufre y cianoacetileno. Crédito de la imagen: ALMA(ESO/NAOJ/NRAO)/S. Longmore et al.

La región que aparece en la nueva imagen abarca más de 650 años luz. Alberga densas nubes de gas y polvo que rodean el agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia. «Es el único núcleo galáctico lo suficientemente cercano a la Tierra como para estudiarlo con tanto detalle», afirmó Barnes. El conjunto de datos revela la CMZ como nunca antes, desde estructuras de gas de decenas de años luz de diámetro hasta pequeñas nubes de gas alrededor de estrellas individuales.

Ubicación de la Zona Molecular Central en la Vía Láctea. Esta imagen muestra la ubicación de la Zona Molecular Central (ZMC), una región en el núcleo de nuestra galaxia rica en densas e intrincadas nubes de gas. Esta zona ha sido cartografiada con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), como parte del Sondeo de Exploración ALMA CMZ o ACES. El recuadro es una imagen de ACES donde se muestran diferentes moléculas en distintos colores. La imagen completa, la más grande jamás obtenida con ALMA, tiene una longitud equivalente a tres lunas llenas, una junto a la otra, en el cielo. Crédito de la imagen: ALMA(ESO/NAOJ/NRAO)/S. Longmore et al. Stars in inset: ESO/D. Minniti et al. Milky Way: ESO/S. Guisard

El gas que ACES (el sondeo de exploración ALMA CMZ) explora específicamente es gas molecular frío. El sondeo desentraña la compleja química del CMZ, detectando docenas de moléculas diferentes, desde las más simples, como el monóxido de silicio, hasta las orgánicas más complejas, como el metanol, la acetona o el etanol.

Este video muestra imágenes de Steve Longmore (Universidad John Moores de Liverpool) hablando sobre ACES y la última publicación de datos. ACES, que significa ALMA CMZ Exploration Survey, es un gran programa de observación con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) enfocado en la región central (la CMZ o zona molecular central) de nuestra galaxia, la Vía Láctea Crédito: Steve Longmore.

El gas molecular frío fluye a lo largo de filamentos que alimentan los cúmulos de materia a partir de los cuales pueden crecer las estrellas. En las afueras de la Vía Láctea conocemos cómo ocurre este proceso, pero en la región central los eventos son mucho más extremos. «La CMZ alberga algunas de las estrellas más masivas conocidas en nuestra galaxia, muchas de las cuales viven rápidamente y mueren jóvenes, terminando sus vidas en potentes explosiones de supernovas e incluso hipernovas», afirmó Steve Longmore, líder de ACES y profesor de astrofísica en la Universidad John Moores de Liverpool (Reino Unido). Con ACES, los astrónomos esperan comprender mejor cómo estos fenómenos influyen en el nacimiento de las estrellas y si nuestras teorías sobre la formación estelar son válidas en entornos extremos.

Acercamiento al gas cósmico en el núcleo de la Vía Láctea. Este vídeo se acerca al complejo gas molecular del centro de la Vía Láctea, un entorno caótico y extremo donde las estrellas no necesariamente se forman de la misma manera que en los exteriores de nuestra galaxia. El vídeo combina imágenes tomadas con diferentes telescopios en distintos momentos y longitudes de onda. El clip comienza con una vista panorámica del cielo nocturno en luz visible y termina con una imagen tomada en longitudes de onda milimétricas con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Las diferentes moléculas se muestran con distintos colores. Crédito: ESO/L. Calçada/N. Risinger (skysurvey.org)/Digitized Sky Survey 2/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/S. Longmore et al. Music: Azul Cobalto.

“Al estudiar cómo nacen las estrellas en la CMZ, también podemos obtener una imagen más clara del crecimiento y la evolución de las galaxias”, añadió Longmore. “Creemos que la región comparte muchas características con las galaxias del universo primitivo, donde las estrellas se formaban en entornos caóticos y extremos”.

Este video muestra imágenes de Steve Longmore (Universidad John Moores de Liverpool) hablando sobre ACES y la última publicación de datos. ACES, que significa ALMA CMZ Exploration Survey, es un gran programa de observación con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) enfocado en la región central (la CMZ o zona molecular central) de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Crédito: Steve Longmore

Para recopilar este nuevo conjunto de datos, los astrónomos utilizaron ALMA, operado por ESO y sus socios en el desierto de Atacama, Chile. De hecho, esta es la primera vez que se escanea un área tan grande con esta instalación, lo que la convierte en la imagen de ALMA más grande jamás obtenida. Visto en el cielo, el mosaico, obtenido uniendo muchas observaciones individuales como si se juntaran las piezas de un rompecabezas, tiene la longitud de tres lunas llenas una al lado de la otra.

Katharina Immer, astrónoma del Observatorio Europeo Austral (ESO), en la investigación ACES. Crédito: ESO

“Al diseñar el estudio, esperábamos un alto nivel de detalle, pero nos sorprendió gratamente la complejidad y riqueza reveladas en el mosaico final”, afirmó Katharina Immer, astrónoma de ALMA en ESO, quien también participa en el proyecto. Los datos de ACES se presentan en cinco artículos aceptados para su publicación en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, y un sexto se encuentra en la fase final de revisión.

Ashley Barnes, astrónomo del Observatorio Europeo Austral, habla sobre la investigación ACES, acrónimo de ALMA CMZ Exploration Survey, es un gran programa de observación con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) centrado en la región central (la CMZ o zona molecular central) de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Crédito: ESO.

“La próxima Actualización de Sensibilidad de Banda Ancha de ALMA, junto con el Extremely Large Telescope de ESO, pronto nos permitirá adentrarnos aún más en esta región, resolviendo estructuras más finas, rastreando química más compleja y explorando la interacción entre estrellas, gas y agujeros negros con una claridad sin precedentes”, afirmó Barnes. “En muchos sentidos, esto es solo el comienzo”.

Los estudios
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Esta investigación fue presentada en una serie de artículos que muestran los datos de ACES y que aparecerán en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society:

Artículo I - ALMA Central Molecular Zone Exploration Survey (ACES) I: Overview paper

Artículo II - ALMA Central Molecular Zone Exploration Survey (ACES) II: 3mm continuum images
Artículo III - ALMA Central Molecular Zone Exploration Survey (ACES) III: Molecular line data reduction and HNCO & HCO+ data
Artículo IV - ALMA Central Molecular Zone Exploration Survey (ACES) IV: Data of the two intermediate-width spectral windows
Artículo V - ALMA Central Molecular Zone Exploration Survey (ACES) V: CS(2-1), SO 2_3-1_2, CH3CHO 5_(1,4)-4_(1,3), HC3N(11-10) and H40A lines data
Artículo VI - ALMA Central Molecular Zone Exploration Survey (ACES) VI: ALMA Large Program Reveals a Highly Filamentary Central Molecular Zone (undergoing minor revision)

Los datos estarán disponibles en el Portal Científico de ALMA en.

Equipos
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El equipo internacional de ACES está compuesto por más de 160 científicos, desde estudiantes de maestría hasta investigadores ya jubilados, que trabajan en más de 70 instituciones en Europa, América del Norte y del Sur, Asia y Australia. El proyecto fue iniciado y dirigido por el investigador principal Steven Longmore (Universidad John Moores de Liverpool, Reino Unido), junto con los investigadores principales Ashley Barnes (Observatorio Europeo Austral, Alemania), Cara Battersby (Universidad de Connecticut, EE. UU. [Connecticut]), John Bally (Universidad de Colorado Boulder, EE. UU.), Laura Colzi (Centro de Astrobiología, Madrid, España [CdA]), Adam Ginsburg (Universidad de Florida, EE. UU. [Florida]), Jonathan Henshaw (Instituto Max Planck de Astronomía, Heidelberg, Alemania), Paul Ho (Instituto de Astronomía y Astrofísica Academia Sinica, Taiwán), Izaskun Jiménez-Serra (CdA), J. M. Diederik Kruijssen (COOL Research DAO), Elisabeth Mills (Universidad de Kansas, EE. UU.), Maya Petkova (Universidad Tecnológica de Chalmers, Suecia), Mattia Sormani (Dipartimento di Scienza e Alta Tecnologia (DiSAT), Universidad de Insubria, Italia), Robin Tress (École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Suiza e Institut für Theoretische Astrophysik, Universität Heidelberg, Alemania), Daniel Walker (Nodo del Centro Regional ALMA del Reino Unido, Universidad de Manchester, Reino Unido) y Jennifer Wallace (Connecticut).

Dentro de ACES, el grupo de trabajo de reducción de datos de ALMA está coordinado por Adam Ginsburg, Daniel Walker y Ashley Barnes, e incluye a Nazar Budaiev (Florida), Laura Colzi (CdA), Savannah Gramze (Florida), Pei-Ying Hsieh (Observatorio Astronómico Nacional de Japón, Mitaka, Tokio, Japón), Desmond Jeff (Florida), Xing Lu (Observatorio Astronómico de Shanghái, Academia China de Ciencias, China), Jaime Pineda (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Alemania), Marc Pound (Universidad de Maryland, EE. UU.) y Álvaro Sánchez-Monge (Institut de Ciències de l’Espai, CSIC, Bellaterra, España; Institut d’Estudis Espacials de Catalunya, Castelldefels, España), junto con más de 30 miembros adicionales del equipo que contribuyeron al esfuerzo de reducción de datos.

Contacto [Notaspampeanas](mailto: notaspampeanas@gmail.com)